(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンチとダイスを備えた打抜き金型を用いて平坦な被加工塗装鋼板を所望形状に打抜いた後、パンチおよびダイスを打抜き終了時の位置に保持した状態で打抜き製品をパンチとダイス間で湾曲形状に変形させ、当該打抜き製品を湾曲形状に保持した状態でパンチとダイスを打抜き前の状態に離間させ、その後に打抜き製品をもとの平坦な状態に戻すことを特徴とする塗装鋼板の打抜き加工方法。
【請求項２】
ダイスとパンチとからなる打抜き金型を備えた打抜き装置であって、ダイスの所定断面形状凹部内に、ブランク当接面側を湾曲凹面としたカウンターパッドを、付勢機構を介して配するとともに、所定の外縁断面形状を有するパンチの断面中央部に孔部を設け、この孔部に、上面を湾曲凸面とした曲面付与金型を、付勢機構を介して配したことを特徴とする塗装鋼板の打抜き加工装置。
【請求項３】
前記カウンターパッドのブランク当接面側に形成した湾曲凹面と、曲面付与金型の上面に形成した湾曲凸面とが、同じ曲率で形成されている請求項２に記載の塗装鋼板の打抜き加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エナメルヘアの発生を抑制した塗装鋼板の打抜き加工方法およびそのための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家電製品や自動車部品等として、塗装鋼板を成形した製品が多用されるようになっている。特に、ステンレス鋼板を原板とし、その表面にクリア塗装を施した塗装ステンレス鋼板が、高意匠化を目的とした家電製品に多用されるようになっている。
しかも、工程省略、コスト低減の観点から、予め塗装された鋼板が所望の製品形状にプレス成形されて使用されるようになっている。
塗装鋼板を家電製品や自動車部品等へ加工する工程では、プレス機械による打抜きや切断などのせん断加工が施される場合が多くなっている。そして、せん断加工の際、せん断端面にエナメルヘア（端面の塗膜剥離）が発生しやすい。
【０００３】
せん断端面にエナメルヘアが発生すると、外観が損なわれて製品の品質を低下させるばかりでなく、家電製品や自動車部品等を成形加工する工程の途中で発生すると打痕の原因となり歩留の低下にも繋がる。
そこで、塗装鋼板にせん断加工する際に、せん断面の塗膜を予め切断したり、ダレを小さくするためにせん断クリアランスを極端に小さくしたりして、エナメルヘアの発生を防止していた。塗装鋼板の原板が表面処理鋼板である場合、ダレが大きいと原板と塗膜の間にあるめっき層の伸びが小さいためにその部分で破壊が生じてエナメルヘアが発生しやすくなるからである。
【０００４】
具体的に、せん断部の塗膜に予め膜厚分の切り込みを入れた後、ポンチとダイスのクリアランスを板厚の５％以上、１０％以下で打ち抜くことが特許文献１で提案されている。
また、原板がステンレス鋼板である場合、塗膜と原板の間にめっき層のような伸びの小さい層が存在せず、直接原板上に被覆されている。したがって、原板と塗膜の密着性の大小がエナメルヘアの発生に直接関係するため、エナメルヘアの発生を防止するには、塗膜と原板の密着性を高めるか、塗膜の厚さを極力薄くすることが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３００２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で提案された方法では、打抜きによるせん断部の塗膜に予め膜厚分の切り込みを入れている。このため、せん断加工そのものが煩雑となって生産性を低下させている。
また、ステンレス鋼板にクリア塗膜を形成したような塗装ステンレス鋼板にあっては、所望の高意匠を発現させようとするときに膜厚の厚い塗膜が必要になるが、塗膜の膜厚が厚くなるほどエナメルヘアが発生しやすくなる。一般的に、塗膜が５μｍ以上になるとエナメルヘアを完全に防止することは困難となる。そして、エナメルヘアが発生した場合には、加工後に除去する作業が必要になる等、非常に作業性が悪くなる。
【０００７】
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、塗装鋼板に打抜き加工を施す際、被加工板が比較的厚い塗膜を有する塗装鋼板であってもエナメルヘアの発生を抑制した打抜き加工方法およびそのための装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の塗装鋼板の打抜き加工方法は、その目的を達成するため、パンチとダイスを備えた打抜き金型を用いて平坦な被加工塗装鋼板を所望形状に打抜いた後、パンチおよびダイスを打抜き終了時の位置に保持した状態で打抜き製品をパンチとダイス間で湾曲形状に変形させ、当該打抜き製品を湾曲形状に保持した状態でパンチとダイスを打抜き前の状態に離間させ、もとの平坦な状態に戻すことを特徴とする。
【０００９】
本発明の打抜き加工方法には、ダイスとパンチとからなる打抜き金型を備えた打抜き装置であって、ダイスの所定断面形状凹部内に、ブランク当接面側を湾曲凹面としたカウンターパッドを、付勢機構を介して配するとともに、所定の外縁断面形状を有するパンチの断面中央部に孔部を設け、この孔部に、上面を湾曲凸面とした曲面付与金型を、付勢機構を介して配した装置が用いられる。
前記カウンターパッドのブランク当接面側に形成した湾曲凹面と、曲面付与金型の上面に形成した湾曲凸面とは、同じ曲率とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の塗装鋼板の打抜き加工方法では、平坦な被加工塗装鋼板に金型で打抜き加工を施した後、打抜き加工品を湾曲させた状態で金型を打抜き前の状態に離間させることにより、打抜き加工品の端縁部における塗膜端の金型への接触・摺動を回避してエナメルヘアの発生を抑制することができる。このため、従前のように加工後にエナメルヘアの除去作業を行う必要がなく、作業性が向上する。また、打痕もなくなるので製品歩留が大きく向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】打抜き加工時におけるエナメルヘアの発生機構を説明する図
【図２】せん断時の長さＬ、局面付与変形後の直線長さＬ’の関係を説明する図
【図３】本発明打抜き加工方法でのエナメルヘア発生防止機構を説明する図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明者等は、塗装鋼板、特にクリア塗装を施したような塗装ステンレス鋼板に打抜き加工を施す際に発生するエナメルヘアの発生原因とその対策について鋭意検討を重ねてきた。
まず、エナメルヘアの発生原因について見ると、せん断端面でのエナメルヘアの発生は、塗膜が原板との界面で剥離する現象と推測される。
その現象を、図をもって説明する。
【００１３】
図１に示すように、ダイス１上に載置した塗装鋼板３にパンチ２を用いた打抜き加工を施す（ａ）とき、まずパンチ２の刃先が塗膜５に食込んで塗膜がせん断される（ｂ）。その後にパンチ２の刃先が材料である原板４に食込んで原板がせん断され（ｃ）、抜きカスと抜きさんとに分離される（ｄ）。抜きカスが分離されてせん断が終わり、パンチが上方に引上げられて刃先が材料から離脱する際に（ｅ）、塗膜端面と刃先側面が高面圧で摺動することとなって塗膜５が原板４から剥離する方向に力が働く。そして、刃先が材料から離れたときに剥離された塗膜端が本体部分から離脱されてエナメルヘアとなる、と推測される。
【００１４】
パンチ刃先の側面に接触する塗膜の厚みが厚いほど、材料から刃先が離脱する際の塗膜を原板から剥離させようとする作用の影響が強く、塗膜が薄く引き延ばされてせん断されるほど、刃物側面から受ける摺動の影響が小さくなり塗膜端における剥離は発生しにくくなり、その結果エナメルヘアの発生が起き難くなる。
そこで、本発明では、せん断加工時に塗膜端が本体部分から剥離・離脱されないように工夫した。
【００１５】
すなわち、金型を用いて塗装鋼板を打抜き加工する際、打抜き加工工程が終了し、金型を打抜き前の状態に戻すときに塗膜端と金型が接触しないようにすることで、塗膜端面と金型側面との摺動を回避してエナメルヘアの発生を抑制することとした。
具体的には、ダイスとパンチ間で打抜き加工する時点では塗膜部分を含めて打抜き加工するが、打抜き加工が終了してダイスおよびパンチが、加工が終わった材料から離れる時点では金型が塗膜端と接触しないように工夫した。
その詳細を、図を用いて説明する。
【００１６】
まず、用いる打抜き加工装置について、その概略を簡単に説明する。
ダイスとしては、通常通り、所定断面形状凹部を有し、その凹部内に付勢機構を介してカウンターパッドを配したものを用いる。このカウンターパッドのブランク当接面側には湾曲凹面を穿っておくことが必要である。また、パンチとしては、外縁断面形状を所定の形状とし、その断面中央部に孔部を設け、この孔部内に、上面を湾曲凸面とした曲面付与金型を、付勢装置を介して配したものを用いる。
上記カウンターパッドのブランク当接面側に形成した湾曲凹面と、曲面付与金型の上面に形成した湾曲凸面とは、同じ曲率とすることが好ましい。
【００１７】
そして、前記の曲率が小さいとせん断金型が離脱する際にせん断塗膜端と摺動してエナメルヘアが発生するため、曲率はせん断長さと板厚にもよるが、図２に示すように、せん断時の長さをＬ、湾曲形状に変形させた際の直線長さをＬ’とするとき、両者の差が板厚のほぼ１０％以上になることが好ましい。また曲率が大きすぎるとエナメルヘアの発生は防止できるものの塑性変形を起こしてしまい、せん断加工後に湾曲化状態を解除しても、元の平坦に戻らなくなり後に矯正工程を加える必要があるため、湾曲の際の曲率は塑性変形域内に抑えることが好ましい。
【００１８】
次に、好ましい打抜き加工態様を、図を用いて説明する。
被加工塗装鋼板を上記ダイスおよびパンチからなる打抜き加工金型にセットする（図３（ａ））。この際、被加工塗装鋼板が片面塗装鋼板である場合、塗膜形成面がせん断加工時のダレ発生側となるようにセットする。
続いて、カウンターパッドを用いて塗装鋼板をパンチの上面に押圧・固定する（図３（ｂ））。塗装鋼板をカウンターパッドとパンチ間で固定した状態でダイスを移動させ、パンチとダイス間で打抜き加工を施す（図３（ｃ））。打抜き加工が終了した時点で、ダイスおよびパンチの位置関係をそのままにした状態で、パンチ中央の孔部内に配した曲面付与金型をカウンターパッド方向にカウンターパッドの押圧力以下かつ被加工塗装鋼板を金型の曲面に沿って弾性変形させる力で押出す（図３（ｄ））。
【００１９】
打抜き加工品は、曲面付与金型とカウンターパッド間で押圧される形態となるため、曲面付与金型の上面形状およびカウンターパッドのブランク当接面形状に沿って弾性変形される。すなわち湾曲形状に変形される。
打抜き加工品が曲面付与金型とカウンターパッドの間に挟まれ、湾曲形状に変形された状態で、ダイスをパンチから離間させる（図３（ｅ））。打抜き加工された塗装鋼板は湾曲形状に弾性変形されているため、その加工端はダイスから離れることとなり、塗装鋼板の塗膜端はダイス表面と接していないため、パンチとダイスが離間しようとするときに塗膜端とせん断金型との摺動関係がなくなり、塗膜端の剥離はなくなる。すなわち、エナメルヘアの発生はなくなる。
【００２０】
パンチとダイスが完全に離間した後に、パンチ中央の孔部内に配した曲面付与金型の押圧を解除する。カウンターパッドと曲面付与金型とが離間することにより、打抜き加工品の湾曲状態は塗装鋼板自身の弾性により平坦な状態に戻る（図３（ｆ））。
【実施例】
【００２１】
次に、クリア塗装を施した塗装ステンレス鋼板にせん断加工を施した事例を紹介する。なお、素材は、表１に示す機械的特性を有する板厚０．５ｍｍのＳＵＳ４３０冷延焼鈍板を原板とし、その表面に６μｍの厚みで高分子アクリル系のクリア塗装を施したものである。
打抜き加工条件として、表２に示す条件を採用した。加工油や保護フィルムは用いなかった。
また、せん断幅は２０ｍｍ〜２００ｍｍまで４水準変化させた。それぞれのせん断幅に応じて曲率を変化させてせん断加工を実施した。
【００２２】
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【００２３】
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【００２４】
せん断加工に用いた金型は図３に示すようなパンチ中央の孔部内に配した曲面付与金型を独立して上下出来るような構造のものを用いた。さらにせん断後にスライドの動きを停止する必要があるために、プレスはスライドモーションを自由に設定できるサーボプレスを用いた。
曲面付与金型により付与する曲率についてであるが、せん断する幅によってエナメルヘアの発生する限界曲げＲおよび塑性変形が発生する限界が決まってくる。せん断幅が短くなるほどエナメルヘアの発生する限界曲げＲが小さくなる（曲率としては大きくなる）が、これはフラットの状態でせん断したときの長さＬとせん断した後に曲面付与金型をカウンターパッド側へ押圧して、曲面が付与された際の直線長さＬ’の差が小さいとせん断金型が上昇する際に塗膜端面とせん断金型が接触してエナメルヘアが発生しやすくなることを表している。
そして、せん断加工後のエナメルヘアの発生状況を観察した。
その結果を表３に示す。なお、ＥＨ欄の「○」はエナメルヘアが発生しなかったもの、「×」はエナメルヘアが発生したもの、「△」はエナメルヘアが発生していなかったものの塑性変形により曲率が変化したものを示している。
【００２５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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